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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE EMI à large plage avec une échelle linéaire. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Indicateurs, capteurs, détecteurs Les indicateurs de niveau (DUT) utilisés dans l'industrie sont pour la plupart peu pratiques à installer, leurs lectures dépendent du temps. Les transducteurs de pression utilisés à ces fins contiennent plusieurs dispositifs dans la "chaîne" de mesure, ils nécessitent donc un réglage minutieux. La modification de la densité des solutions (due aux changements de température) contribue également à la violation des lectures de niveau. Les tubes de raccordement, qui fournissent la pression différentielle aux manomètres différentiels, n'ont pas de débit de liquide pendant les mesures, donc même avec de l'eau chaude dans le réservoir, les tubes gèlent facilement. La situation est la même avec le « colmatage » du tube : un entretien fréquent est nécessaire. Les indicateurs de niveau électroniques (EDM) fabriqués commercialement contiennent souvent un grand nombre de pièces, tout en manquant de linéarité et de stabilité des lectures. Les EMD « artisanaux » fabriqués par des coopératives ont souvent des circuits avec des circuits oscillants, et s'ils ne sont pas correctement réglés, leurs lectures peuvent diminuer à mesure que le niveau de liquide augmente. À l'usine ENZIM (Ladyzhin) en 1990, plusieurs EIU ont été installées selon les schémas ci-dessous et les réparations suivantes ont été effectuées : la puce d'alimentation (PSU) a été mise au rebut ; BP a été réalisé selon notre schéma ; le condensateur électrolytique a été changé plusieurs fois ; capteur - un câble isolé "imbibé" de shampoing - remplacé par un câble en isolant fluoroplastique. La figure 1 montre un schéma d'un simple capacimètre avec une échelle linéaire. Bien sûr, en termes de précision de lecture, il est inférieur aux lectures numériques, mais lors de la sélection de pièces par un radioamateur, c'est très pratique, car on peut remarquer sur l'échelle dans quelle direction diffère la capacité des condensateurs testés.
Si un radioamateur réalise un circuit pour plusieurs plages de mesure de capacité (les bornes 2 et 6 du temporisateur DA1 doivent être connectées au point de connexion des circuits RC de réglage de fréquence, et toutes les résistances d'accord sont connectées en permanence à la borne 3 du temporisateur) , alors un condensateur exemplaire sera nécessaire pour ajuster chaque plage de mesure de capacité. Le circuit interne complexe de la minuterie fonctionne simplement. Les deux comparateurs (entrées 2 et 6) et la bascule avec sortie 3 ont deux régimes stationnaires : 1) sortie nulle lorsque la tension d'entrée est supérieure à 1/3 de la tension d'alimentation ; 2) tension de sortie élevée lorsque la tension d'entrée est inférieure aux 2/3 de la tension d'alimentation. Dans cette optique, la tension aux bornes du condensateur C1 fluctue en permanence entre 1/3 et 2/3 de la tension d'alimentation, et une séquence d'impulsions rectangulaires est générée à la sortie du temporisateur. La puce KR1006VI1 est bonne car en changeant la résistance de la résistance R1 de 200 ohms à 10 MΩ et la capacité du condensateur C1 de 10 pF au maximum, vous pouvez obtenir une période d'oscillation de fractions de microseconde à des centaines de secondes. La diode Zener VD1 est toujours installée à l'entrée de la minuterie, de sorte que lors de la configuration, elle ne « perce » pas les entrées de la minuterie avec une prise réseau sur le fer à souder et les fils. Sur le transistor VT1, un nœud de conversion linéaire des signaux de fréquence d'entrée (de la minuterie) et de la capacité de test en courant électrique est assemblé. En raison de l'inclusion inhabituelle de VT1 et VD2, ils rechargent tour à tour le condensateur testé aux moments d'augmentation et de diminution de la tension des impulsions de sortie. Si le condensateur est chargé via la diode VD2 et la résistance R4 (ainsi que la résistance "commune" R7 avec le transistor), alors la décharge est déterminée par le potentiel de la base du transistor et, en raison des propriétés d'amplification élevées de ce transistor, se produit à travers le circuit collecteur et plus loin dans le circuit de mesure ! Seuls les deux centièmes du courant de décharge vont à la base du transistor ! Pour préserver la tension du collecteur (afin que le transistor puisse fonctionner comme un amplificateur), le potentiel de base est "décalé" vers l'alimentation "plus" à l'aide des diviseurs R4 et R5. Afin d'assurer la « survivabilité » du circuit, la résistance des résistances R2, R4, R7, R14 ne doit pas être réduite. La numérotation des pièces est telle que la description de ce schéma convient également aux suivantes (les mêmes numéros de pièces remplissent la même fonction). Les impulsions de courant de sortie de la capacité du convertisseur et de la fréquence-courant sont intégrées par le condensateur C5. En utilisant la résistance R6, vous pouvez ajuster la sortie en fonction du condensateur exemplaire. Les condensateurs C3 et C4 atténuent les ondulations de la tension d'alimentation, C2 maintient une tension constante aux nœuds de comparaison des comparateurs temporisés. Un court-circuit dans le circuit du condensateur testé ferme le transistor VT1 et n'entraîne pas d'accident. Si la tête de mesure PA1 est grande, la plaque de montage peut être montée directement sur les bornes de la tête de mesure. Une alimentation stabilisée peut être réalisée dans un boîtier séparé (Fig. 2).
Le circuit est conçu de telle sorte qu'une extrémité du condensateur mesuré soit fixée au corps, contrairement aux circuits plus simples, un tel circuit permet donc de mesurer le niveau de liquides conducteurs dans les réservoirs (Fig. 3).
Au lieu du condensateur testé, la capacité du capteur de niveau est connectée à l'entrée du circuit - un conducteur isolé fixé verticalement à l'intérieur de la capacité. Si une broche isolée en PTFE n'est pas disponible, un câble en isolation PTFE peut être utilisé. Afin de ne pas faire d'efforts « titanesques » pour isoler la sortie inférieure du câble, qui va quand même se fermer, il faut faire remonter les deux extrémités du câble à travers les bossages d'étanchéité et d'isolation. L'unité de conversion doit être fixée à proximité de la sortie du capteur de capacité du navire, de sorte que la capacité "supplémentaire" du câble de connexion ne soit pas connectée à l'entrée du convertisseur. L'alimentation et la tête indicatrice sont installées dans le tableau électrique. L'alimentation et le signal de sortie passent par un câble à 4 fils (si deux récipients avec des niveaux mesurés sont situés côte à côte, quatre fils suffisent pour alimenter et recevoir le signal de sortie des deux transducteurs). Considérez les différences entre le circuit de la figure 3 et le circuit de la figure 1. La résistance R2 a une valeur plus élevée pour réduire la plage de réglage. La capacité du condensateur C1, qui détermine « grossièrement » la fréquence du générateur, réglée par rapport à l'objet. Le schéma est à large plage, il permet de mesurer la capacité dans la gamme des dizaines de picofarads et des dizaines de microfarads, ce qui correspond à une mesure de niveau dans la gamme "du verre à l'océan". La capacité linéaire du capteur est très différente (l'isolation fluoroplastique du câble a une épaisseur d'environ 1 mm, et le câble, qui peut être utilisé dans des endroits à basses températures comme capteur, peut avoir une épaisseur d'isolation de plusieurs millimètres) , les réservoirs industriels contenant des liquides ont une hauteur allant de décimètres à des dizaines de mètres. Nous fournissons donc des données indicatives. En raison de la nature linéaire de la variation du signal de sortie de la capacité d'entrée et de la fréquence du générateur sur DA1, la configuration du circuit sur l'objet est simple : si le signal de sortie à pleine capacité est faible, vous devez réduire la capacité C1 pour que la fréquence du générateur augmente et que le signal de sortie augmente (et vice versa), et un tel réglage "grossier" se fait facilement en des milliers de fois ! Le transistor VT1 de l'unité de conversion est activé "vice versa" de sorte que son signal de sortie soit connecté au condensateur de stockage C5 et la résistance R6 connectée au "plus" de la source d'alimentation. Les transistors VT2 et VT3 convertissent la chute de tension aux bornes de R6 en un courant de sortie de 0 ... 5 mA provenant du "plus" du boîtier afin de connecter la tête de mesure PA1 avec la deuxième broche au boîtier. Le signal de sortie est actuel - lorsque la résistance de la tête de mesure change (même lorsque la seconde est connectée en série), la valeur des lectures ne change pas. Ceci est déterminé en comparant la chute de tension d'entrée aux bornes de la résistance R6 et la tension « actuelle » aux bornes de R8. Le transistor de comparaison VT2 a un bon gain et le deuxième des transistors composites (VT3) est inclus comme amplificateur de courant. Pour compenser la chute de tension à la jonction B-E du transistor d'entrée de la paire VT2, une diode au silicium VD6 est connectée en série avec la résistance d'entrée R3. Le transistor de sortie est relativement puissant, car avec un court-circuit du capteur capacitif, le courant de sortie augmente. Lors de la mesure du niveau par la méthode capacitive, il est essentiel d'avoir la capacité initiale (zéro) du capteur lorsqu'il n'y a toujours pas d'eau dans le réservoir. Pour réduire les lectures du dispositif de sortie, nous "sélectionnons" une partie du courant traversant R8 des transistors vers la résistance R9. Ainsi, une partie du courant, déterminé par la résistance d'accord R9, traverse la résistance d'émetteur du transistor de comparaison VT2, et cette partie du courant ne va pas au dispositif de sortie ! Ainsi, la configuration complète de l'appareil comprend :
L'organe de réaccordage de réserve est la résistance R6, dont une modification de la résistance sans changer la fréquence du générateur sur DA1 entraîne également une modification de l'amplitude du signal de sortie. Est-il nécessaire de souder des pièces d'autres dénominations lors de l'installation de l'appareil dans l'installation ? Non! Contrairement aux appareils industriels (et même importés), nous utilisons des simulateurs du signal capacitif du capteur de niveau (Fig. 4).
Après avoir installé le capteur de niveau, il est nécessaire de mesurer la capacité du capteur lorsque le réservoir est vide C0 et après remplissage de liquide à 100 % - C100. Après cela, vous pouvez passer un appel téléphonique vers une autre ville, souder et configurer l'EIM selon notre schéma. En effet, le signal de sortie est proportionnel à la capacité du capteur, et la nature de l'évolution du signal en fonction de la capacité est également linéaire. Si vous « liez » le début et la fin de l'échelle, alors tout se passe simplement ! Il n'est pas nécessaire de remplir plusieurs fois des récipients de 60 cc avec de l'eau pour ajuster de manière cohérente les échelles 0 et 100 % d'un appareil industriel. Il est nécessaire de basculer S1 sur la position "Réglage", et de "cliquer" sur l'interrupteur à bascule S2 au moins cent fois, en ajustant successivement l'échelle de l'appareil. Après cela, vous devez remplir le récipient avec de l'eau une fois à travers le compteur d'eau et enregistrer les lectures du compteur correspondant aux divisions entières de l'échelle. En pratique, nous faisons de manière plus prosaïque. Étant donné que les capacimètres à différents endroits peuvent être configurés différemment (même un morceau de fil inégal à l'entrée !), nous essayons de sélectionner sur place des condensateurs qui simulent les capacités électriques initiales et finales du navire. Avec une certaine habileté, la sélection de la capacité peut être effectuée entre 3 et 5 coupures. Sur la balance (c'est une astuce issue de la pratique), on essaie de "régler" la capacité initiale non pas à 0, mais à la première division, pour que la déconnexion du circuit ou la rupture du capteur "frappe" l'opérateur. Un endommagement de l'isolation du capteur, entraînant un court-circuit à l'entrée du circuit, provoque le dérapage du dispositif indicateur à aiguilles. Le circuit de la Fig. 3 convient à l'installation par des débutants, mais pour assurer la facilité de configuration et la linéarité de la balance, il est préférable de réaliser un circuit selon la Fig. 5, surtout si une série d'instruments est requise pour la même mesure. conditions.
Considérons ce schéma plus en détail que les précédents, et comme la numérotation des pièces dans les schémas est la même, cette description expliquera également les schémas précédents. Détails qui atténuent les ondulations de tension :
Éléments actifs (non linéaires) :
Limiteurs de courant :
Eléments réglables :
Limite d'ajustement (en place) :
La limitation des réglages est nécessaire pour que lors de la fabrication d'une série d'appareils avec les mêmes limites de signal d'entrée, il ne faut pas rechercher des résistances variables avec une valeur nominale qui n'est pas incluse dans une série de résistances standard et en même temps s'assurer que l'appareil est réglé dans une plage étroite autour des normes, c'est-à-dire faciliter l’ajustement. Si l'industrie fabriquait des appareils, de tels limiteurs seraient réalisés à l'aide de commutateurs ou de cavaliers, mais il est beaucoup plus facile pour un radioamateur de souder une résistance de la valeur souhaitée. Détails prenant en charge le mode de fonctionnement requis des cascades :
Semblable aux précédents, ce circuit contient des condensateurs fixes qui simulent la capacité du capteur lorsque le réservoir est vide et rempli de liquide. Par rapport aux transmetteurs de niveau capacitifs disponibles dans le commerce, le circuit présente les avantages suivants :
Auteur : N.P. Goreiko
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Commentaires sur l'article : invité Comment contacter N.P. Goreiko, l'auteur de l'article EMI large gamme avec une échelle linéaire ? Goreiko Nikolaï 30 ans se sont écoulés depuis la création, l'installation de ces régimes, je suis heureux que nous ayons réussi à avancer. Après la mise en service de mon EMD, un jour le patron a demandé pourquoi dans l'appareil français il y a un circuit électronique près du capteur et près de l'alimentation, et dans mon circuit l'électronique n'est qu'à côté du capteur, et près de l'alimentation il y a seulement un dispositif indicateur... J'ai modestement répondu - parce que je comprends mieux ce problème !
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